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ANÁLISE GRAVIMÉTRICA A análise gravimétrica ou gravimetria, é um método analítico quantitativo cujo processo envolve a separação e pesagem de um elemento ou um composto do elemento na forma mais pura possível. O elemento ou composto é separado de uma quantidade conhecida da amostra ou substância analisada. A gravimetria engloba uma variedade de técnicas, onde a maioria envolve a transformação do elemento ou radical a ser determinado num composto puro e estável e de estequiometria definida, cuja massa é utilizada para determinar a quantidade do analito original. O peso do elemento ou radical pode ser calculado a partir da fórmula química do composto e das massas atômicas dos elementos que constituem o composto pesado. ●
ANÁLISE GRAVIMÉTRICA
A análise gravimétrica está baseada na medida indireta da massa de um ou mais constituintes de uma amostra. Por medida indireta deve-se entender converter determinada espécie química em uma forma separável do meio em que esta se encontra, para então ser recolhida e, através de cálculos estequiométricos, determinada a quantidade real de determinado elemento ou composto químico, constituinte da amostra inicial. A separação do constituinte pode ser efetuada por meios diversos: precipitação química, eletrodeposição, volatilização ou extração. ●
ANÁLISE GRAVIMÉTRICA POR PRECIPITAÇÃO Na gravimetria por precipitação química, o constituinte a determinar é isolado mediante adição de um reagente capaz de ocasionar a formação de uma substância pouco solúvel*. Precipitação: em linhas gerais segue a seguinte ordem: precipitação > filtração > lavagem > aquecimento > pesagem *Inicialmente, o item em análise encontra-se em uma forma solúvel em determinado meio.
Propriedades dos Precipitados Para obter bons resultados, você deve ser capaz de obter um precipitado “puro” e que possa ser recuperado com alta eficiência. Características de um bom precipitado: - Ter baixa solubilidade - Ser fácil de recuperar por filtração - Não ser reativo com o ar, a água... - Ser algo onde o nosso analito seja apenas uma pequena porção do precipitado.
Vários íons podem ser determinados por gravimetria: esses são precipitados com um reagente e pesados após secagem. Tabela I - Alguns elementos determinados por gravimetria substância analisada Fe
precipitado formado Fe(OH) 3 Fe cupferrato Al(OH) 3 Al(ox) 3a
precipitado pesado Fe2O3 Fe2 O3
Ca
CaC2O4
Mg
MgNH4PO4
CaCO 3 ou CaO Mg2P2O7
Zn
ZnNH 4PO4
Zn2 P2O7
Ba SO42Cl-
BaCrO 4 BaSO4 AgCl
BaCrO 4 BaSO4 AgCl
Ag PO43Ni
AgCl MgNH4PO4 Ni(dmg) 2b
AgCl Mg2P2O7 Ni(dmg) 2
Al
Al2O3 Al(ox) 3
interferências Al, Ti, Cr e muitas outras metais tetravalentes Fe,Ti,Cr e muitas outras idem. Mg não interfere em soluções ácidas todos os metais exceto alcalinos e Mg todos os metais exceto alcalinos todos os metais exceto Mg Pb NO3 , PO43-, ClO3Br-, I-, SCN-, CN-, S2-, S2 O32Hg(I) 2MoO4 , C2O42-, K+ Pd
ox = oxina (8-hidroxiquinolina) com 1 H+ removido bdmg = dimetildioxima com 1 H+ removido a
Alguns agentes precipitantes inorgânicos
Reagentes Orgânicos Tendem a ser mais seletivos 8-hidroxiquinolina – reage com mais de 20 cátions metálicos diferentes
O pH pode ser utilizado para controlar a seletividade. Ex: em meio alcalino, específico para Mg
Dimetilglioxima - DMG
Forma complexos apenas com Pd – amarelo, complexo fraco Ni – vermelho claro, complexo muito estável Uma vez que o Pd não é muito comum, DMG é considerado específico para Ni.
* Nem sempre o constituinte pode ser pesado na mesma forma química de precipitação. É que, muitas vezes, uma forma de precipitação não se constitui em uma adequada forma de pesagem, seja por não possuir uma composição bem definida, seja por não suportar o processo de dessecação por aquecimento que quase sempre deve anteceder a pesagem. - A filtração pode ser efetuada com simples aparatos de vidro (funil de vidro) ou porcelana (funil de Büchner), com papéis de filtro apropriados e membranas. - O aquecimento pode ser realizado, conforme o caso, em bancada através de um simples aparato ou em muflas, onde temperaturas de 1400°C podem ser alcançadas.
CÁLCULOS EM ANÁLISE GRAVIMÉTRICA Os cálculos realizados em gravimetria são relativamente simples, devendo-se ter cuidado especial com a correspondência de unidades, de modo geral: L > kg mL > g
CÁLCULOS EM ANÁLISE GRAVIMÉTRICA
Principais etapas da análise gravimétrica do ferro (III)
Exemplo 1: Determinação de ferro em solo 0,485g de uma amostra de solo contendo ferro (II) e (III), foi oxidada e o ferro (III) precipitado como óxido de ferro hidratado (Fe2O3. xH2O). O precipitado depois de filtrado, lavado e calcinado pesou 0,248g, com o ferro na forma de óxido (Fe2O3). Qual o conteúdo de ferro(III) na amostra? Passo 1: Cálculo da massa de Fe+3 Dados do problema: m amostra = 0,485g m Fe2O3 = 0,248g MAFe = 55,847g MM Fe2O3= 159,690g Reações: Amostra contendo
∆
Fe e Fe + H --------------- Fe + NH4OH ------------ Fe2O xH2O ---------------- Fe2O3 (HNO3) * (agente precipitante) (precipitado já calcinado) +2 +3 *digestão = oxidação Fe a Fe Cálculo da massa de Fe+3 2 Fe+3 ------------------------------ Fe2O3 2 mols de Fe+3 ------------------------ 1 mol Fe2O3 2 x MA Fe+3 ----------------- 1x MM Fe2O3 m Fe+3 -------------------- m Fe2O3 mFe+3 = 2x55,847x0,248 159,690 mFe+3 = 0,173 g +2
+3
+
+3
Passo 2: Cálculo da % de Fe+3 na amostra. m amostra ------------ 100% m Fe+3 ------------- % Fe+3 0,485 g -------------- 100% 0,173 g -------------- % Fe+3 % Fe+3=0,173x100 0,485
3.
% Fe+3 = 35,67 %
Exemplo 2:Determinação de cálcio em águas naturais O íon cálcio é precipitado na forma do sal orgânico oxalato de cálcio (pouco solúvel) com ácido oxálico H2C2O4. O precipitado CaC2O4 é coletado em papel de filtro (este será convertido em CO2(gás) e H2O(vapor) pela ação oxidante do O2 atmosférico, sendo estes então eliminados), seco e aquecido até o rubro (calcinação). O processo converte o precipitado quantitativamente para óxido de cálcio (cal). O precipitado depois de calcinado é resfriado em dessecador e pesado. Usa-se um cadinho previamente aquecido, resfriado e pesado para a ignição do precipitado. O cálcio em 200mL de amostra de água natural foi determinado pela precipitação do cátion como CaC2O4. O precipitado foi filtrado, lavado e calcinado em cadinho com massa de 26,600g. A massa do cadinho, mais o precipitado calcinado (CaO PM=56,08g/mol) foi de 26,713g. Calcule a massa de cálcio (PM=40.08g/mol) por 100mL de amostra de água. Passo 1: Cálculo da massa de CaO (massa cadinho + massa precipitado) - massa do cadinho = massa de CaO 26,713 26,600 = 0,113g mCaO = 0,113g Passo 2: Cálculo da massa de Ca presente no material calcinado: CaO ----------------------------- Ca+2 1mol de CaO ------------------------------ 1mol Ca+2 1 x MM CaO ------------------------------- 1x MA Ca+2 mCaO-------------------------------- mCa mCa = mCaOxMACa+2 MMCaO mCa = 40,08x0,113 >> mCa = 0,081 g (massa do Ca em 200 mL de amostra) 56,08 Passo 3: Cálculo da massa de Ca em 100 mL de amostra mCa g --------------- 200 mL x g --------------- 100 mL x g = mCa x100mL >>> x g = 0,081x100 >>> x g = 0,041 g (massa de Ca em 100 mL de amostra) 200mL 200
